Genetik der Liebe: Konflikt zwischen den Geschlechtern als Grundlage für die Zusammenarbeit bei Paaren monogamer Vögel

Die Beziehung zwischen Partnern, gefüllt mit Sorgfalt, Zeichen von Aufmerksamkeit und Empathie, nennen Dichter Liebe, aber Biologen - eine intersexuelle Beziehung, die auf Überleben und Fortpflanzung abzielt. Einige Arten ziehen es vor, Mengen aufzunehmen - mit möglichst vielen Partnern zu züchten, um die Nachkommen zu vermehren und damit die Überlebenschancen der gesamten Art zu erhöhen. Andere schaffen monogame Paare, die erst nach dem Tod eines der Partner aufhören können zu existieren. Viele Jahre lang glaubten Wissenschaftler, dass die erste Option viel rentabler ist, aber dies ist nicht ganz richtig. Monogame Paare ziehen in der Regel gemeinsam Nachkommen auf, d.h. Schützen Sie ihn vor Raubtieren, holen Sie sich Nahrung und lernen Sie bestimmte Fähigkeiten, während in polygamen Beziehungen all dies meistens auf den zerbrechlichen Schultern von Frauen liegt. Natürlich gibt es Ausnahmen, aber heute geht es nicht darum. Biologen interessierten sich lange Zeit für einen weiteren interessanten Moment - Männer zeigen weiterhin Anzeichen von Aufmerksamkeit für Frauen, auch wenn ihr Paar bereits gebildet ist und seit mehreren Jahren besteht. Was ist der Grund für dieses Verhalten, was sind die Vorteile davon und welche evolutionären Aspekte sind damit verbunden? Antworten auf diese Fragen finden wir im Bericht der Forschungsgruppe. Lass uns gehen.

Studienbasis

Angesichts des Forschungsthemas werden wir uns nicht auf polygame Vogelarten konzentrieren, sondern auf gefiederte Romantiker, die sich ein für alle Mal verlieben.

In Bezug auf Monogamie ist anzumerken, dass es je nach Dauer verschiedene Arten davon gibt: eine Jahreszeit, mehrere Jahre und ein Leben lang.

Unter Vögeln ist saisonale Monogamie am häufigsten. Ein markantes Beispiel sind Wildgänse. Frauen nisten und schlüpfen Eier, und das Männchen bewacht das Territorium. Am zweiten Tag nach dem Schlüpfen geht die Familie zum nächsten Gewässer, wo die Gänschen lernen, Nahrung für sich selbst zu finden. Im Falle einer Gefahr, die auf dem Wasser überholt, schützt das Weibchen die Nachkommen gewaltsam, aber das Männchen, das sich anscheinend an wichtige Dinge erinnert, flieht am häufigsten. Jedenfalls nicht die idealste Beziehung.


Familie der Wildgänse.

Wenn wir über Beziehungen sprechen, deren Grundlage Konstanz ist, dann sind Störche in dieser Angelegenheit die besten. Sie schaffen ein monogames Paar fürs Leben und wechseln nicht einmal ihren Wohnort ohne besondere Notwendigkeit. Ein Storchennest, das bis zu 250 kg wiegen und einen Durchmesser von 1,5 m erreichen kann, dient ihnen viele Jahre lang, wenn Naturkatastrophen oder menschliches Eingreifen es nicht zerstören. In der Tschechischen Republik gibt es ein Nest, das bereits 1864 angelegt wurde.


Die baulichen Fähigkeiten von Störchen müssen nicht bewertet werden, wenn Sie solche Strukturen sehen.

Im Gegensatz zu Wildgänsen haben Störche die gleiche Verantwortung: Beide Partner schlüpfen Eier, suchen Nahrung, bringen den Nachkommen das Fliegen bei und schützen sie vor Gefahren. Eine wichtige Rolle in den Beziehungen der Störche spielen verschiedene Arten von Ritualen: Singen, Tanzen usw. Das Merkwürdigste ist, dass diese Rituale nicht nur während der Bildung des Paares (beim ersten Date) durchgeführt werden, sondern während des gesamten gemeinsamen Lebens (selbst wenn das Weibchen während des Schlupfes ersetzt wird, führt das Männchen einen kleinen Tanz auf). Für uns sieht es sehr süß, romantisch und absolut unlogisch aus, da ein solches Verhalten aus biologischer Sicht keinen Nutzen hat. Ist das so Und hier können Sie reibungslos beginnen, die Studie selbst zu betrachten, die diese Frage beantworten sollte.

Ethologen * glauben, dass die ständige Manifestation ihrer Gefühle durch Männer mit der Erhaltung des Fortpflanzungszustands bei Frauen verbunden ist.

Ethologie * - eine Wissenschaft, die genetisch bestimmtes Verhalten untersucht, d.h. Instinkte.

Gleichzeitig bleibt unklar, warum ein solches Verhalten nicht nur während der ersten Paarungszeit, sondern während des gesamten Lebens anhält, da es für Männer logischer wäre, mehr Energie und Energie in Nachkommen zu investieren, als Gefühle für die Frau zu zeigen. Bisher glaubten viele Forscher, dass die Intensität des Ausdrucks der Zuneigung für das Weibchen die Qualität der Paarung und folglich die Nachkommen (d. H. Die Anzahl der gelegten Eier) direkt beeinflusst.


Ein Männchen einer der Paradiesvogelarten tanzt vor einem Weibchen. Wie wir sehen, sieht das Männchen viel heller aus als das Weibchen.

Diese Theorie wird durch Beobachtungen bestätigt. Das Weibchen, dessen Partner ein ungeschriebener gutaussehender Mann und der erste Flieger im Dorf ist, bemüht sich mehr um die Nachkommen, als wenn das Männchen weder Fisch noch Fleisch ist. Es klingt lustig und lustig, aber die Rituale, die die Männchen vor den Weibchen durchführen, zielen darauf ab, nicht nur Schönheit, sondern auch Stärke zu demonstrieren. Es ist einfach so passiert, dass das helle Gefieder, der schöne Gesang und andere Manifestationen der Aufmerksamkeit der Männchen für die Weibchen nur kognitive Signale sind, die es in Informationen über das Männchen entschlüsselt.

Wissenschaftler der Universitäten von North Carolina und Chicago, deren Arbeit wir heute betrachten, glauben, dass ein solches Verhalten von Männern darauf abzielt, das Verhalten von Frauen in Bezug auf den Zuchtprozess zu optimieren.

Das von Wissenschaftlern vorgeschlagene Modell basiert auf zahlreichen Experimenten, die gezeigt haben, dass die Verstärkung dieser Signale durch Männer den Beitrag von Frauen zum Fortpflanzungsprozess erhöht. Es wird angenommen, dass die Quelle solcher stimulierenden Wirkungen Wahrnehmungsreaktionen sind, die sich aus den Eigenschaften der Umgebung, der Signale und des Nervensystems als solchem ​​ergeben. Derzeit sind etwa 100 Beispiele für solche „Abweichungen“ von herkömmlichen sensorischen Systemen (Hören, Sehen und Riechen) bekannt.

Wenn das Männchen erneut seine Vorteile gegenüber anderen Männchen demonstriert, kann dies das Männchen selbst positiv beeinflussen (das Weibchen wird ihn mit Sicherheit wählen). Für die Frau kann dies jedoch ein Minus sein, da dies die zukünftige reproduktive Umsetzung verringern wird. Mit anderen Worten, wir haben eine Situation, in der wir die Erwartungen übertreffen. Das Männchen, das viel besser ist als andere Männchen und ständig Anzeichen von Interesse an dem Weibchen zeigt, erhält die gewünschte Paarung und Fortpflanzung oder vielmehr eine Art. Eine Frau, die ein ähnliches Verhalten von anderen Männern erwartet, es aber nicht empfängt, befindet sich möglicherweise in einer bedauerlichen Situation. Ein ähnlicher Fall wird von Wissenschaftlern als intersexueller Konflikt bezeichnet: Die Demonstration von schönen Männern durch Männer nimmt in der Bevölkerung zu, und bei Frauen wächst der Widerstand gegen diese Taktik.

Dieser Konflikt wurde mithilfe eines rechnerischen Ansatzes (neuronale Netze) modelliert. In den erhaltenen Modellen verwendet das Signalgerät (Signalquelle - männlich) die Wahrnehmungswahrnehmung des Empfängers (Signalempfänger - weiblich), die die Signale selbst zum Nachteil der Wahrnehmung stimuliert. Zu einem bestimmten Zeitpunkt tritt eine Veränderung der Wahrnehmung von Signalen in der weiblichen Bevölkerung auf (eine Art Mutation), wodurch die Signalstärke der Quelle (männlich) stark abnimmt. Die allmähliche Zunahme solcher Änderungen führt dazu, dass eine bestimmte Art von Signal völlig unwirksam ist. Während solche Änderungen stattfinden, verschwinden einige Signale und verlieren ihre Stärke, aber neue erscheinen und der Prozess beginnt von neuem.

Dieses sehr verdrehte System ist in der Praxis recht einfach. Stellen Sie sich vor, ein Mann erscheint mit einer hellen Feder (eine einzige), er hebt sich von den anderen ab und die Frauen bevorzugen ihn. Dann erscheint ein Mann mit zwei hellen Federn, dann mit drei usw. Aber die Stärke eines solchen Signals beginnt angesichts seines Wachstums und seiner Ausbreitung proportional zu sinken. Und dann taucht plötzlich ein Mann auf, der weiß, wie man schön singt und Nester baut. Infolgedessen ist das schöne Gefieder als Signal nicht mehr wirksam und beginnt zu degenerieren.

Es gibt jedoch immer eine Ausnahme von der Regel - einige intersexuelle Konflikte können sich zu einer vollwertigen und sehr effektiven intersexuellen Zusammenarbeit entwickeln.


Schema des Auftretens intersexueller Konflikte und intersexueller Zusammenarbeit.

Die Quintessenz ist, dass das Männchen mit einem ausgeprägteren Signal das Weibchen zwingt, nicht drei, sondern vier Eier zu legen. Das ist gut für den Mann - er wird mehr Nachkommen mit seinem Genpool haben. Für eine Frau - nicht wirklich, weil sie mehr Energie aufwenden muss, um sicherzustellen, dass alle Nachkommen überleben und ein unabhängiges Alter erreichen. Folglich beginnen sich Frauen parallel zu Männern zu entwickeln, um widerstandsfähiger gegen ihre Signale zu sein. Das Ergebnis kann auf zwei Arten sein: Konflikt oder Zusammenarbeit.

Im Falle einer Zusammenarbeit entwickeln sich die Weibchen so, dass sie 3 Eier legen, wie vor dem Auftreten eines stärkeren Signals von den Männchen, reagieren aber weiterhin auf diese Signale. Hier haben Sie Frauentricks in der Natur. Somit wird nicht nur ein Paar gebildet, sondern ein Paar, das sich gegenseitig auf dem für die Fortpflanzung optimalen Niveau hinsichtlich der Signal-Antwort-Wechselwirkung unterstützt.

Männer können sich grob gesagt nicht zurückentwickeln. Ihre verstärkten Signale an die Weibchen ergeben das Ergebnis in Form eines Mauerwerks aus drei Eiern, d.h. nicht wie erwartet. Das Reduzieren des Signals auf den vorherigen Pegel ist jedoch ebenfalls unwirksam, da die Anzahl der Eier in der Kupplung auf zwei verringert wird. Es stellt sich ein Teufelskreis heraus - die Männchen können die Signalstärke nicht verringern und nicht erhöhen, da die Weibchen im ersten Fall weniger Nachkommen haben und im zweiten Fall nicht reagieren.

Natürlich haben weder Männer noch Frauen böswillige Absichten oder den Wunsch, sich gegenseitig zu versklaven. Dieser gesamte Prozess findet auf genetischer Ebene statt und zielt ausschließlich auf die Nachkommen eines einzelnen Paares und das Wohl der gesamten Art ab.

Forschungsergebnisse

Mithilfe mathematischer Modelle bewerteten die Wissenschaftler die Bedingungen, unter denen eine Zusammenarbeit zwischen den Geschlechtern stattfinden kann. Ein quantitatives Merkmal mit einem Durchschnittswert von z _f beschreibt den Hauptbeitrag des Weibchens zu seinen Nachkommen. Zunächst darf sich der Durchschnittswert zu seinem optimalen Wert z _{opt entwickeln} , der von zwei Variablen abhängt: dem Nutzen des Beitrags (Anzahl der überlebenden Nachkommen) und den Kosten des Beitrags für die Weibchen ( c _f ). Die letzte Variable wird nach der Zucht geschätzt, was bedeutet, dass einige der Weibchen überleben und im nächsten Jahr wieder Nachkommen hervorbringen können, was zu einer Zunahme der Anzahl der Generationen führt.

In dieser Studie werden häufig mehrere Begriffe verwendet, die eine kleine Klarstellung wert sind:

• Signale - die Manifestation der Aufmerksamkeit der Männer auf die Adresse der Partnerinnen (Singen, Tanzen und andere Rituale), die in gebildeten Paaren stattfinden;
• Beitrag / Investition - die Reaktion der Frauen auf diese Signale, die sich in Form einer größeren Anzahl von Eiern im Gelege, mehr Zeit für die Pflege künftiger Nachkommen usw. manifestiert;
• Befragter - Frau reagiert auf männliche Signale;
• Kosten - die Kosten für den Beitrag der Weibchen zu den Nachkommen (Zeit im Nest, Zeit für die Nahrungssuche, Gesundheitszustand aufgrund der größeren / kleineren Anzahl von Eiern in der Legung usw.).

Neue männliche Signale und weibliche Reaktionen auf sie wurden unter Verwendung frei rekombinierender Diallyl-Single-Locus-Modifikatoren modelliert, wodurch quantitative und populationsgenetische Ansätze kombiniert wurden. Am Ort * , der die Reaktion des Weibchens (A) steuert, wird zunächst eine hohe Frequenz des Responder- Allels * (A2) beobachtet, die der zuvor vorhandenen Wahrnehmungswahrnehmung entspricht

Ort * - Position eines bestimmten Gens auf der genetischen Karte des Chromosoms.

Allele * sind verschiedene Formen desselben Gens, die sich an denselben Orten homologer Chromosomen befinden. Allele bestimmen den Entwicklungsweg eines bestimmten Merkmals.

Das Responder-Gen * (Rsp) ist ein Gen, das funktionell mit einem Segregationsstörungsfaktor (SD-Gen) assoziiert ist, dessen aktives Allel (Rsp +) die Expression von SD unterdrücken kann.

Der Signalort (B) ist zunächst für das Allel ohne Signal (B1) festgelegt. Dann wird das B2-Allel eingeführt, wodurch Signale von den Männern auftreten.

Die Manifestation von Signalen für Männer hat ebenfalls einen Preis ( s _m ), erhöht jedoch den Beitrag der Partnerin (A2) um α. Zum Beispiel kann α als zusätzliches Ei in der Kupplung ausgedrückt werden. Gleichzeitig kann sich eine Erhöhung des Beitrags der Frau auch in Form der positiven Auswirkungen äußern, die sie auf ihre Nachkommen ausübt.

Daher hat das Paar, in dem das Männchen das Signal-Allel und das Weibchen das Responder-Allel trägt (d. H. Die Paare A2B2), einen zusätzlichen Beitrag von der weiblichen Seite und ist daher fruchtbarer als die anderen 3 Kombinationen.


Varianten von Kombinationen von Männern und Frauen durch das Verhältnis von Signalen und Reaktionen auf sie.

Die Anzahl der Nachkommen, die im nächsten Jahr zur Zucht überlebten, wird durch die Dichteabhängigkeit * innerhalb der Brut und die Abhängigkeit von der Brutdichte nach dem Gefieder beeinflusst.

Dichteabhängig * - Dichteabhängige Prozesse treten auf, wenn die Bevölkerungswachstumsraten durch die Dichte dieser Bevölkerung gesteuert werden.

Eine weitere Gruppe von Variablen ist mit der Mortalität von Frauen und Männern nach der Geburt von Nachkommen verbunden. Diese Variablen werden durch den Beitrag zur Brut ( c _m ist der Beitrag der Männchen, c _f ist der Beitrag der Weibchen), die Signalkosten für Männchen ( s _m ) und die nicht selektive Mortalität ( d _m sind Männchen und d _f sind Weibchen) bestimmt.

Witwen, Witwer, Minderjährige und alle zuvor Einzelpersonen schließen sich zu neuen Paaren zusammen, und der jährliche Zyklus endet. In dem untersuchten Modell wird der Schwerpunkt auf genetische Monogamie gelegt, daher werden alle Arten der sexuellen Selektion (d. H. Konkurrenz zwischen Individuen um einen Partner) von den Berechnungen ausgeschlossen.


Die Beziehung zwischen der Entwicklung von Signalen, Befragten und Eingaben.

Die Modellierung zeigte, dass ein stabiles Gleichgewicht erreicht wird, wenn die Männchen Signale geben und die Weibchen darauf reagieren. Im Gleichgewicht wird der gesamte Beitrag zu den Nachkommen auf das Niveau zurückgeführt, das vor dem Auftreten zusätzlicher Signale von Männern lag.

Abbildung A oben zeigt ein Beispiel für die Evolutionsdynamik, bei der der Beitrag der Frauen zu den Nachkommen auf das optimale Niveau zurückkehrt, das sich aus der Entwicklung des quantitativen Charakters des Beitrags ergibt (die gestrichelte grüne Linie ist der tatsächliche Beitrag, und die durchgezogene grüne Linie ist der Beitrag, der aufgrund der fehlenden Reaktion nicht realisiert wurde Frauen für zusätzliche Signale von Männern). Grafik B zeigt ein alternatives Beispiel, bei dem Konflikte zwischen den Geschlechtern zum Verlust des Befragten führen.

In Grafik C werden zwei Parameter ausgewählt, die dieses Ergebnis beeinflussen: eine Erhöhung des Beitrags durch zusätzliche Signale ( α ) und die Kosten der Frauen für diesen Beitrag ( c _f ). Im roten Bereich des Diagramms steigen die Signale nie an, da ihr Wert den Gewinn übersteigt. In den gelben und schwarzen Bereichen nimmt die Signalfrequenz zu, was zu einer Erhöhung der kostspieligen Investitionen der Frauen führt. Im gelben Bereich besteht die Antwort darauf darin, das quantitative Investitionsmerkmal zu reduzieren, was zu einer ständigen Fixierung der Allele sowohl der Signale als auch der Befragten führt. In der schwarzen Region, in der reagierende Frauen mehr induzierte Investitionen haben, geht das entsprechende Allel schnell verloren, gefolgt von Signalen, wie in traditionellen Modellen intergenitaler Konflikte (Abbildung B ).

Die vertikale Grenze zwischen dem roten und dem gelben Bereich ist der Punkt, an dem die Männchen einen zusätzlichen Beitrag zum Nachwuchs erhalten, da die Weibchen die Kosten ihrer Signalproduktion ausgleichen. Der horizontale Rand, der den gelben und den schwarzen Bereich vom roten Bereich trennt, erscheint ähnlich, jedoch aus einem weniger offensichtlichen Grund. Wenn die Kosten der Frauen für den Beitrag ( c _f ) niedrig sind, ist der optimale Wert des Beitrags ( z _opt ) relativ hoch, und daher ist der Beitrag der Frauen unter den Anfangsbedingungen viel größer. Dies hat zur Folge, dass die Signale dem Mann einen proportional geringeren Nutzen aus dem von ihm verursachten Beitrag ziehen, der wiederum durch seine Kosten ausgeglichen wird.

Der Parameterraum, in dem die Signale und Antworten festgelegt sind (gelb), variiert in Abhängigkeit von der Selektionsstärke und der genetischen Streuung des befragten Allels. Wenn beispielsweise die Anfangsfrequenz des befragten Allels 0,9 statt 0,99 beträgt (siehe Bild Nr. 2), führt die Einführung von Signalen zu einer effizienteren Abtastung der Antwortenden (die anfängliche genetische Varianz ist höher), und der schwarze Bereich dehnt sich nach links aus.

Männliche Signale können auch dann auftreten, wenn sie Kosten verursachen, die den Beitrag des Mannes zur aktuellen Brut verringern (parametrisiert durch s _fec ), wodurch die Fitness * sowohl des Mannes als auch der Frau direkt beeinflusst wird, anstatt die Überlebenswahrscheinlichkeit des Mannes zu verringern.

Fitness * - die Fähigkeit, Personen mit einem bestimmten Genotyp zu reproduzieren.

Das Verhältnis von Fruchtbarkeitskosten und Signalen (links) und das Verhältnis von Vitalitätskosten und Signalen.

In Bezug auf die Fruchtbarkeit setzen alle Männchen, wenn die männlichen Signale fixiert sind (gelber Bereich), weniger in die Nachkommen als vor dem Auftreten der Signale. In diesem Fall ist der Beitrag der Frauen größer als vor der Manifestation der Signale der Männer.

Der größere Beitrag von Frauen, wenn die Kosten von Männern durch Fruchtbarkeit (und nicht durch Lebensfähigkeit) reguliert werden, erhöht die durchschnittliche Anzahl von Nachkommen pro Paar, was dies jedoch nicht vollständig kompensiert. Im Laufe der Zeit führt der größere Beitrag der Weibchen zu einer Zunahme der durchschnittlichen Anzahl der Nachkommen, die das Gefieder erreicht haben, verringert jedoch die durchschnittliche Lebensfähigkeit der Weibchen. Dies führt zur Bildung eines neuen Gleichgewichts zwischen diesen beiden Kräften, bei dem die durchschnittliche Anzahl der Nachkommen geringer ist als bei normaler Lebensfähigkeit oder unter den Anfangsbedingungen (vor der Manifestation von Signalen).

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Um die Nuancen der Studie genauer kennenzulernen, empfehle ich Ihnen, den Bericht von Wissenschaftlern und zusätzliche Materialien zu lesen.

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